裝配式農(nóng)房技術(shù)體系的應(yīng)用研究*

楊春輝 劉學(xué)軍 陶 源 謝 東

（1.廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 土木工程學(xué)院，廣西 南寧 530007；2.廣西壯族自治區(qū)建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，廣西 南寧 530025）

近年來(lái)，隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和“雙碳”工作的實(shí)施，國(guó)家高度重視裝配式建筑發(fā)展。2016年9月，國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布了《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》；2019年2月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳發(fā)布了《關(guān)于開(kāi)展農(nóng)村住房建設(shè)試點(diǎn)工作的通知》，都明確提出了推廣應(yīng)用農(nóng)房現(xiàn)代建造方式，要應(yīng)用綠色節(jié)能的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝，探索裝配式建筑建筑應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上應(yīng)用好現(xiàn)代建造方式[1-2]。在國(guó)家和地方政策法規(guī)的推動(dòng)下，裝配式建筑發(fā)展迅速，但在農(nóng)村住宅建筑上的應(yīng)用占比較少[3-4]。目前，已有學(xué)者提出隨著新農(nóng)村建設(shè)的逐步推進(jìn)，農(nóng)村需要建造滿足農(nóng)村舒適度需求的裝配式住宅，并介紹了裝配式農(nóng)房預(yù)制構(gòu)件連接的具體做法[5-6]；還有學(xué)者基于裝配式鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)，結(jié)合我國(guó)農(nóng)村條件，對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系房屋在農(nóng)村住宅建筑中的應(yīng)用進(jìn)行分析[7-8]。裝配式農(nóng)房技術(shù)體系較為成熟，已具備大批量生產(chǎn)裝配式低層房屋的能力。輕鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)體系在小型公共建筑、臨時(shí)建筑及居民自建房中得到應(yīng)用；現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)并行發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于文旅、民宿項(xiàng)目，其中現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)所占市場(chǎng)份額不斷增加；PC結(jié)構(gòu)主要用于居民自建房和電梯加裝。隨著裝配式農(nóng)房技術(shù)體系的不斷完善，社會(huì)對(duì)裝配式農(nóng)房的認(rèn)識(shí)不斷加深，認(rèn)可度也不斷提升。

1 裝配式農(nóng)房技術(shù)體系的分類

根據(jù)主體結(jié)構(gòu)材料的不同，裝配式農(nóng)房技術(shù)體系可分為預(yù)制鋼筋混凝土（PC）結(jié)構(gòu)體系、輕鋼框架結(jié)構(gòu)體系、冷彎薄壁型鋼體系、現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)體系以及EPS空腔模塊體系等。在農(nóng)村危房改造、災(zāi)后重建、鄉(xiāng)村風(fēng)貌修復(fù)等新農(nóng)村建設(shè)中開(kāi)展裝配式農(nóng)房試點(diǎn)，通過(guò)試點(diǎn)建設(shè)過(guò)程中的問(wèn)題，完善各類技術(shù)體系，形成高質(zhì)量發(fā)展路徑，為新農(nóng)村裝配式建筑發(fā)展打開(kāi)新局面。雖然裝配式農(nóng)房具有施工速度快、工程質(zhì)量?jī)?yōu)、環(huán)保效益好等優(yōu)點(diǎn)，但各種裝配式農(nóng)房技術(shù)體系各有其使用條件和特點(diǎn)，下面重點(diǎn)就五種裝配式農(nóng)房技術(shù)體系進(jìn)行闡述。

2 裝配式農(nóng)房技術(shù)體系的應(yīng)用

2.1 預(yù)制鋼筋混凝土（PC）結(jié)構(gòu)體系

預(yù)制鋼筋混凝土（PC）結(jié)構(gòu)體系是由預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件（墻體和樓板）組成建筑結(jié)構(gòu)體系。施工方法一般是將工廠預(yù)制的鋼筋混凝土部品部件運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)后澆混凝土或水泥基灌漿料等節(jié)點(diǎn)部分濕作業(yè)連接方式，組合成建筑主體，如圖1所示。

圖1 PC結(jié)構(gòu)體系

雖然，PC結(jié)構(gòu)裝配式農(nóng)房中預(yù)制構(gòu)件尺寸和重量較大，不利于運(yùn)輸，生產(chǎn)制造的成本依賴于標(biāo)準(zhǔn)化重復(fù)率。但其結(jié)構(gòu)技術(shù)體系和市場(chǎng)條件較成熟，生產(chǎn)和施工安裝效率高，住戶體驗(yàn)類似傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)，主體建造工期短。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化重復(fù)率越高成本相對(duì)較低。

2.2 輕鋼框架結(jié)構(gòu)體系

輕鋼框架結(jié)構(gòu)體系是由輕型型鋼作為梁、柱形成建筑主體框架結(jié)構(gòu)，內(nèi)外墻體采用輕質(zhì)蒸壓加氣混凝土板材（ALC）或其他輕型成品墻板，支撐結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速干作業(yè)施工，如圖2所示。

圖2 輕鋼框架結(jié)構(gòu)體系

輕鋼框架結(jié)構(gòu)裝配式農(nóng)房技術(shù)含量偏高，生產(chǎn)環(huán)節(jié)目前較割裂，全體系成套生產(chǎn)的企業(yè)較少，大多部分承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)分別由不同企業(yè)生產(chǎn)。其技術(shù)體系基本成熟，通過(guò)投入研發(fā)和產(chǎn)業(yè)鏈不斷健全，有較大的發(fā)展空間；主體結(jié)構(gòu)性能好，受力和圍護(hù)結(jié)構(gòu)分工清晰以充分發(fā)揮材料的不同特性；可選用多種產(chǎn)品和技術(shù)體系，分別適應(yīng)不同的市場(chǎng)條件和需求；住戶體驗(yàn)基本取決于墻體材料的選擇，類似傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)。

2.3 冷彎薄壁型鋼（龍骨）體系

冷彎薄壁型鋼（龍骨）體系是由高強(qiáng)防腐的熱鍍鋅鋼卷板，軋制成截面為D或U型鋼骨，通過(guò)工廠化規(guī)模生產(chǎn)組成復(fù)合式墻板、樓板、屋架等構(gòu)件，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速干作業(yè)施工，如圖3所示。

圖3 冷彎薄壁型鋼（龍骨）體系

冷彎薄壁型鋼（龍骨）裝配式農(nóng)房的住戶體驗(yàn)相比傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)有差異，需要技術(shù)熟練的工人安裝，不利于建筑主體改造和管線改造，改造靈活性較差。但是，其造型美觀，基本能實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外一體化裝修；保溫隔熱性能較好，這與其龍骨空腔可填充材料有關(guān)；主要材料尺寸重量較小便于運(yùn)輸，現(xiàn)場(chǎng)加工和安裝比較簡(jiǎn)單，建造工期較短；技術(shù)體系和市場(chǎng)條件較成熟，具備成套生產(chǎn)能力的廠家較多，已形成較大市場(chǎng)規(guī)模。

2.4 現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)體系

現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)體系可分為輕型木結(jié)構(gòu)、膠合木結(jié)構(gòu)、方木原木結(jié)構(gòu)及木混合結(jié)構(gòu)等，比較有代表性的是SPF木材（云杉-松木-冷杉），經(jīng)過(guò)窯干的SPF木材質(zhì)量輕，穩(wěn)定性強(qiáng)，加工性好，紋理漂亮，如圖4所示。

圖4 現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)體系

現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)裝配式農(nóng)房不能利用本地資源就地取材，雖然傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)普遍采用杉木，但其天然性能不足，工業(yè)化加工體系空白，目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)用材基本依賴進(jìn)口。安裝工藝不同于傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)，常用專門(mén)的鋼連接節(jié)點(diǎn)，有一定技術(shù)含量，需要專業(yè)技術(shù)工人進(jìn)行施工，缺乏相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。但其保溫隔熱和抗震性能好，便于運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝，生態(tài)環(huán)保屬碳循環(huán)可再生材料，實(shí)際上發(fā)達(dá)國(guó)家（美、日、歐）在獨(dú)立住宅建造上普遍采用木結(jié)構(gòu)體系。區(qū)別于傳統(tǒng)原木結(jié)構(gòu)，現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)是工業(yè)化的體系。

2.5 EPS空腔模塊體系

EPS空腔模塊體系是采用可發(fā)性聚苯乙烯珠粒加熱發(fā)泡，通過(guò)工廠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的具有閉孔結(jié)構(gòu)的聚苯乙烯泡沫塑料空腔模塊構(gòu)件，在其空腔內(nèi)配置鋼筋和澆筑混凝土形成復(fù)合型墻體的裝配式農(nóng)房，如圖5所示。

圖5 EPS空腔模塊體系

EPS空腔模塊裝配式農(nóng)房防火性能、耐久性稍差，現(xiàn)場(chǎng)施工濕作業(yè)較多，墻體透氣性較差，改造靈活性較差。但其保溫性能極高、抗震性能好，構(gòu)件輕型便于運(yùn)輸，建造工藝和過(guò)程簡(jiǎn)單，節(jié)省人工，對(duì)施工機(jī)械要求低，施工速度快，造價(jià)合理，適用于建造低層房屋。

3 農(nóng)房技術(shù)體系發(fā)展方向的建議

3.1 建筑品質(zhì)

農(nóng)房品質(zhì)首先要求確保承重結(jié)構(gòu)的安全可靠，同時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、裝修上也要保證使用安全。隨著農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)居住品質(zhì)的要求日益提高，加上新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷應(yīng)用到農(nóng)村建設(shè)中，農(nóng)村住宅理所應(yīng)當(dāng)在通風(fēng)采光、保溫隔熱、防水防潮等品質(zhì)方面得到顯著提升。同時(shí)，需要加強(qiáng)裝配式農(nóng)房技術(shù)體系的建造和使用全過(guò)程的節(jié)能減廢和可再生能源利用等方面研究。

3.2 建設(shè)要求

農(nóng)房一定是農(nóng)民買(mǎi)得起、住得起的經(jīng)濟(jì)適用房子，裝配式農(nóng)房更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。通過(guò)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，提高農(nóng)房的結(jié)構(gòu)體系、圍護(hù)系統(tǒng)、裝修體系等方面的技術(shù)水平，加快農(nóng)村住房的建造效率，從而降低成本，滿足農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)實(shí)用要求，這也決定了農(nóng)房的建設(shè)必須要完善農(nóng)房技術(shù)體系和建造模式。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略成為新農(nóng)村建設(shè)的主旋律，國(guó)家越來(lái)越注重低碳環(huán)保，提倡超低能耗、近零能耗、低碳建筑規(guī)模化發(fā)展，裝配式農(nóng)房在農(nóng)村得到了大力推廣和應(yīng)用，促進(jìn)了各種裝配式農(nóng)房技術(shù)體系的發(fā)展。但各種技術(shù)體系都有其使用條件和特點(diǎn)，因地制宜合理選用技術(shù)體系是非常重要的。當(dāng)前，裝配式農(nóng)房仍處于初步發(fā)展階段，積極加大技術(shù)體系的研究，建立科學(xué)合理設(shè)計(jì)思想，有助于推動(dòng)裝配式農(nóng)房在新農(nóng)村建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。